文档介绍：表面活性剂在纳米
技术中的应用
主要内容
表面活性剂的介绍
二、表面活性剂在溶液中的胶团化
表面活性剂在纳米技术的作用
、表面活性剂的介绍
定义:表面活性剂是一种具有亲水亲油结构并具有降低表
面张力,减小表面能,能对溶液进行乳化、润湿、成膜等
功能的有机化合物。英文名为 Surfactant或 Surface Active
Agent,英文缩写SAA
分类:根据亲水基的性质分为
阴离子表面活性剂(亲水基为阴离子
阳离子表面活性剂
两性离子表面活性剂;
作离子表面活性剂。
曾醫
结构:表面活性剂的结构都是由性质不同的两部分组成
部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另
部分为亲水疏油的极性基团。这两部分分别位于表面活
性剂分子的两端,构成了不对称的分子结构
水基][
CH3(CH2), SO,Na
曾醫
表面活性剂分子的结构特征决定了它是一种具有亲水亲油
性的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥,消除油水之间
的界面,而且具有把两相连接起来的功能
这种两亲性,使表面活性剂分子的一部分可以溶于水,而
另一部分易于脱离水。表面活性剂分子在其水溶液中很容
易被吸附于气-水(或油-水)界面上形成独特的定向排列
的单分子膜。正是由于表面活性剂在溶液表面(或油水界
面)定向吸附的这一特征,使得表面活性剂具有很多特有
的表面性能,能降低水的表面张力,改变固体表面的润湿
性,具有乳化、破乳、起泡、消泡、洗涤、分散于絮凝,
抗静电和润滑等多种功能
曾醫
表面活性剂的两亲性还表现为当表面活性剂在溶液中超
过某一特定浓度时(界面吸附达饱和)可通过碳氢链的
疏水作用或“疏水效应”缔合成胶团,溶液性质随之发
生突变。缔合作用自发进行且具有可逆性,由于胶团与
介质间不存在界面,这种缔合胶体是热力学上的稳定体
系,与一般的胶体有着本质的区别
曾醫
在水溶液中,表面活性剂形成胶束为正胶团,亲油基朝里,
亲水基朝外;在油溶液中,表面活性剂形成胶束为反胶团
亲油基朝外,亲水基朝里,下图为反胶团
反胶束溶液也称为油包水型(WO型)乳液,它是表面活
性剂在非极性的有机溶剂中形成的球状聚集体,其尺寸要
比正胶团小,具纳米级水平,直径一般为550nm,而正
胶团尺寸范围较大,一般直径为101000nm。
曾醫
表面活性剂在溶液中的胶团化
表面活性剂在溶液中券散,当达到一定浓度时,表面活性
剂分子会从单体(单个离子或分子)缔合成为胶态聚集物,
形成胶团。溶液性质随之发生突变,此时的浓度,即形成
胶团的浓度,称为临界胶团浓度( critical micelle
concentration,简写为CM℃),表面活性剂形成胶团的过
程称为胶团化作用
表面活性剂随水溶液的派度变化在溶液中形成胶团有一个
变化的过程
表面活性剂的水溶液在浓度达到CMC时,表面活性剂会随
其浓度的増加而形成胶团,这一现象体现在表面活性剂的
表面张力与浓度曲线(ygc曲线)上出现折点,而溶液
的其他物理化学性质出现非理想化
对于离子型表面活性剂,其形成的胶团带有较高的电荷
由于静电引力的作用,在胶团周围会吸引一些反离子,使
部分正、副电荷互相抵消。但在胶团形成高电荷后,反
离子形成的离子雾的阻滞力大大增加,利用这一点可以调
整纳米粉体的分散性。由于这两个原因,使得溶液的当量
电导在CM之后随浓度的增加迅速下降,因此,该点也被
用于测量表面活性剂的临界胶束浓度。
表面活性剂胶团的大小和形状
·表面活性剂的大小和形状影响着它在纳米技术中的应用,特
别是在纳米粉体的合成中,往往胶团的大小和形状决定了纳
米颗粒的粒度大小、粒度分布和形状
·胶团的大小可以用缔合成一个胶团粒子的表面活性剂分子或
离子的平均数目,即聚集数来衡量,通常用光散射法测定胶
团的“分子量”来确定胶团的聚集数。胶团的聚集数n可以
从几十到几千甚至几万
在表面活性剂亲水基不变的条件下,当亲油基团碳原子数目
増加时,表面活性剂的亲油性増加,使其从水中逃逸的趋势
増大,所以在水夼质中的胶团聚集数相应增加。特别是非离
子表面活性剂,亲油性増加使胶团数増大的趋势明显